多传动变频器故障的处理过程

1  引言
    南京钢铁股份有限公司中板厂精整区域圆盘剪机组，是一组由ABB ACS 600多传动变频器控制的大型机组，该多传动变频器分为2个部分，第一部分为供电及制动部分：由辅助控制单元(ACU)、进线单元（ICU）、晶闸管供电单元（TSU）组成，其中TSU由两个反并联的晶闸管全控桥组成，为防止用于制动的晶闸管反桥在制动过程中逆变失败，晶闸管反桥配有自耦变压器，以保证其交流侧进线电压不受电网电压波动的影响造成交流侧进线电压偏低而导致其逆变失败，该机组中，用于供电的晶闸管正桥和用于制动的晶闸管反桥的型号分别为：ACN654-2120-500000300907（U1：3～500V，I1：2449A，TA：40℃，I2：3000A，模块外形尺寸：B5）和ACN664-1405-500000300900（U1:3～500V，I1：1617A，TA：40℃，I2：1980A，模块外形尺寸：B4）；第二部分为传动部分:由公共直流母线和挂在公共直流母线上的多个逆变器组成,在该机组中共带有12个逆变器，各逆变器及所带电机选型

    2006年10月，圆盘剪机组的进线单元（ICU）断路器-Q1出现合闸后又立即分闸的故障，使得圆盘剪机组供电单元不能得电，并导致整个机组主电路不能得电，造成公共直流母线无输出；虽然机组的辅助控制单元（ACU）在其刀熔开关-F10合上后，各控制部分即可得电，但TSU报过温报警及故障，晶闸管正桥机箱内的控制板上的七段数码管交替显示A105（TSU模块过温报警）和F04（TSU模块过温故障），由于公共直流母线无输出，各逆变器报PPCC LINK故障，整个机组无法投入使用，需迅速排查、处理故障，并使其恢复正常，投入生产。

2  故障现象及处理过程
2.1 故障现象
    合上-F10后，机组各控制部分得电，在随后进行的主电路合闸操作时，-Q1出现合闸后又立即分闸的现象，使得圆盘剪机组供电单元不能得电，并导致整个机组主电路不能得电，造成公共直流母线无输出，TSU报过温报警及故障，即晶闸管正桥机箱内的控制板上的七段数码管交替显示A105（TSU模块过温报警）和F04（TSU模块过温故障），由于公共直流母线无输出，各逆变器报PPCC LINK故障，整个机组无法投入工作。
2.2 TSU各电路板

    TSU的电路板明细表如表2所示，TSU的各电路板之间的连接如附图所示，本系统中，除SDCS-IOB-23板（数字量输入信号电源为230VAC）安装在ACU内以外，其余各电路板均安装在TSU的晶闸管正桥机箱内，SDCS-CON-2板带有用于显示TSU状态代码的七段数码管（图中未画出）和CDP312控制盘接口X34，可通过CDP312控制盘显示最近的故障信息及进行故障复位、同时显示三个实际值、显示和调整参数；AMC-DC板有三对光纤连接接口：CH0指定为上位机控制系统使用，CH2未使用，CH3指定为PC机连接使用（主要用于使用DriveWindow软件调试）；SDCS-IOE-2板和SDCS-UCM-1板用于检测中间直流电路电压UC（即各逆变器的直流侧电压）；SDCS-PIN-51板用于TSU的三相交流电源电压的检测,TSU的直流侧电压的检测,交流侧的两相线电流检测,零电流检测,同时,SDCS-PIN-51板使用NTC型温度传感器,监控TSU模块的温度,本系统中,晶闸管正桥机箱内和晶闸管反桥机箱内各安装有一个温度传感器,由于晶闸管正桥和晶闸管反桥模块的外形尺寸分别为B5和B4,需用到脉冲分支接口板SDCS-REB-1,因此，在附图中,需用配有SDCS-REB-1的SDCS-PIN-51板（附图的右下方）取代未配用SDCS-REB-1的SDCS-PIN-51板（附图的左下方）。

表2  TSU的电路板明细表

2.3 故障处理过程
    经对-Q1控制线路进行排查，其合闸线圈YC的前级辅助继电器-K11的自保线路中的由SDCS-IOB-23板提供的“主接触器合”常开触点，也即SDCS-IOB-23板的输出继电器的D03常开触点，在-Q1合闸操作后处于分断状态，造成-Q1在合闸操作后，立即分闸。
    SDCS-IOB-23板的“主接触器合”支路，其输入为DI3，该输入信号为-Q1的失压线圈YU所带的43-44常开触点，其输出为SDCS-IOB-23板的D03常开触点。本系统中，-Q1由启动开关-S11和辅助继电器-K11控制，同时，-Q1也可由TSU通过SDCS-IOB-23板的D03常开触点使其分断，也即在-S11和SDCS-IOB-23板的D03及其线路正常的情下，如果TSU有异常情况或故障，SDCS-IOB-23板的D03常开触点无法闭合，即SDCS-IOB-23板受控于SDCS-CON-2板。
    经过进一步的仔细观察、分析和排查，除了-K11的自保线路中SDCS-IOB-23板的D03常开触点不能闭合外,-Q1控制线路的其余部分均无异常。
    由于机组未投入使用，而TSU报过温报警及故障的现象，进一步对TSU进行排查，首先准备检查晶闸管正桥机箱内的温度传感器是否损坏，卸下晶闸管正桥机箱的前面板紧固螺钉，打开晶闸管正桥机箱的前面板活门，立即发现SDCS-PIN-51板在X12和X13处，2根和SDCS-CON-2板连接的扁平电缆插头脱落；插好此处X12和X13扁平电缆插头后，进行-Q1合闸测试，-Q1顺利合闸，并能保持，公共直流母线输出正常，各逆变器在分别进行复位后，PPCC LINK故障消失，整个机组恢复正常。
    从整个的故障排查、处理过程来看，由于SDCS-PIN-51板在X12和X13处的2个扁平电缆插头脱落，一是使SDCS-CON-2板禁止SDCS-IOB-23板的D03常开触点闭合，即封锁D03信号，TSU禁止-Q1合闸，使得-Q1在合闸操作后，立即分闸；二是使晶闸管正桥无脉冲，且无交流输入电源，而使公共直流母线无输出，导致各逆变器报PPCC LINK故障；三是使SDCS-CON-2板产生了误报TSU过温报警及故障的现象，最终使整个多传动变频器不能工作，圆盘剪机组无法投入生产。